JP2016031925A - 照明用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング駆動の停止後の再起動において、起動用電源回路での発熱を解決できて、定格電力の小さい安価な抵抗器を採用できる照明用電源装置を提供すること。
【解決手段】照明用電源装置は、フライバック型のスイッチング回路３と、スイッチング素子Ｓ１用の制御回路４と、入力電力から制御回路４の起動電圧を取り出す起動用電源回路１０とを備える。スイッチング素子Ｓ１を起動する際、起動用電源回路１０からの起動電圧を受けて制御回路４が動作を始める。その起動後、制御回路４は起動用電源回路１０の停止信号を出力する。起動用電源回路１０は、起動電圧の供給停止維持回路１２を有し、制御回路４の動作停止により停止信号が止まった場合には、ある期間だけ起動電圧の供給停止状態が維持される。このため、再起動時に起動用電源回路１０の動作の頻繁な繰り返しがなくなり発熱の問題が解決され、安価な低い定格電力の抵抗器を採用できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、照明用電源装置に関する。具体的には、スイッチング駆動の停止後に、自動的にスイッチング駆動を再起動させる方法の改善に関する。

近年、発光ダイオードの性能が高くなっており、発光ダイオードを用いた照明器具の寿命も長くなっている。そのため、従来の光源から発光ダイオードの照明器具への置き換えが進んでいる。今後、発光ダイオードの性能がますます向上すれば、汎用の照明器具分野においても、発光ダイオードの照明器具が採用されると考えられる。以降、発光ダイオードをＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と呼ぶ。

従来のＬＥＤ照明器具が有する電源装置の構成について、特許文献１の図３に一般的な回路構成が示されている。この電源装置は、アクティブフィルタとＤＣ／ＤＣコンバータの組合せになっているが、ここでは、アクティブフィルタ及びその周辺回路に絞って簡単に説明する。

特許文献１の電源装置は、アクティブフィルタで示される昇圧型スイッチング回路３と、そのスイッチング素子ＴＲ１を駆動制御するための制御回路６と、電源投入の際に制御回路６へ起動用電力を供給するための起動用電源回路７と、スイッチングの立ち上がり後に制御用電力を供給するための補助電源回路（整流回路）１０とを有する。

入力交流電源の投入時は、スイッチング素子ＴＲ１の動作が停止しているため、補助電源回路１０が補助電力を取り出せない。そのため、起動用電源回路７が全波整流後の電力を直接利用して、制御回路６に起動用の電力を供給する。これにより、スイッチングが起動する。

起動後は、スイッチング駆動によって、補助電源回路１０がチョークコイルＬ４に追加された補助巻線Ｌ５から補助電力を取り出して制御回路６に供給する。同時に、制御回路６が起動用電源回路７のトランジスタ９をオンする信号（停止信号）を出力して、起動用電源回路７を停止させる。制御回路６は、補助電源回路１０からの補助電力によってスイッチング駆動を継続させるようになっている。

特開２００４−３２０８５８号公報（図３）

従来の照明用電源装置には、照明負荷への出力電圧などに基づいて、無負荷状態や出力短絡状態の有無を監視する機能を備えたものがある。これらを検出した場合、点灯が正常でないと判断して、制御回路がスイッチング駆動を停止し、改めてスイッチング駆動を自動的に起動させるようになっている。

一度、スイッチング駆動を停止させると、補助巻線から補助電力を取り出せなくなり、スイッチング駆動を再起動させるには、起動用電源回路に頼らざるを得ない。従って、起動用電源回路は、次に点灯が正常になるまで、制御回路に起動電圧を繰り返し供給することになる。

しかしながら、起動用電源回路には、通常、全波整流後の電圧を起動電圧まで降圧するための抵抗器（ドロッピング抵抗器とも呼ぶ。）が設けられているため、起動用電源回路の動作が頻繁に繰り返されると、そのドロッピング抵抗器での電力消費が大きくなってしまう。その結果、ドロッピング抵抗器での発熱が過大になるという課題があった。入力交流電圧が高い（例えば200V）場合ほど、より顕著になってしまう。

発熱対策として、大きい定格電力（ワット数）の抵抗器を用いれば、抵抗器の表面温度を下げられる。しかし、電源装置のケース内のスペースを広くする必要があり、また、コストアップにもなってしまう。

他の発熱対策として、スイッチング駆動中に無負荷状態または出力短絡状態が検出された場合、制御回路はスイッチング駆動を停止するだけにして、その後の再起動を自動的には行わないようにすることが考えられる。つまり、起動用電源回路は電源投入時だけ動作するように設定する。しかし、この場合、無負荷状態または出力短絡状態から回復しても、自動的には起動用電源回路が動作しないため、再点灯させるには、一度電源をオフにして、その数秒後に電源をオンするというユーザの操作が必要になってしまう。多くの照明器具を点灯するような店舗等では、電源の再投入は実行しにくく、実用的ではない。

本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、スイッチング駆動の停止後の再起動において、起動用電源回路での発熱の問題を解決でき、かつ、定格電力の小さい安価な抵抗器を採用できる照明用電源装置を提供することを目的とする。

本発明に係る照明用電源装置は、いわゆるスイッチング電源回路であり、例えば降圧方式、昇圧方式、昇降圧方式、フライバック方式などの回路構成を基本とする。共通する回路素子として、インダクタンス素子、スイッチング素子、および、直流電源用の蓄電素子を含む。これらの接続方法はスイッチング方式ごとに異なるが、スイッチング素子の駆動によってチョークコイルやフライバックトランスなどのインダクタンス素子に流れる電流を増減させること、および、そのインダクタンス素子に流れる電流によって直流電源用の蓄電素子を充電することについて共通する。そして、直流電源用の蓄電素子の端子間に接続される照明負荷へ所望の出力電流を供給する。

また、スイッチング素子の駆動用の制御回路、および、入力電力から制御回路用の起動電圧を取り出す起動用電源回路を備えることも共通する。そして、スイッチング素子を停止状態から駆動させる際、起動用電源回路からの起動電圧を受けて制御回路が動作する。また、制御回路は、スイッチング素子の駆動開始後、起動用電源回路を停止させるための停止信号を出力するように設定されている。そして、起動用電源回路は、停止信号を受けている間、起動電圧の供給を停止するように設けられている。

発明者は、制御回路によるスイッチング駆動の停止後、起動用電源回路の動作期間が頻繁に繰り返されることが、ドロッピング抵抗器の過大な発熱の原因であることに着目した。さらに、制御回路から停止信号が出力されている間は、起動用電源回路は停止するけれども、その状態で補助電源も喪失して制御回路自体が止まった場合には、起動用電源回路への停止信号もなくなり、すぐに起動用電源回路が動作を再開してしまうことが、上記の動作期間の頻繁な繰り返しにつながってしまうと考えた。そこで、起動用電源回路の動作期間と次の動作期間の間の実質的な停止期間が長くなるように、補助電源の喪失によって制御回路が停止信号を出力しなくなった場合には、その停止信号の効果がしばらく維持されるようにした。

すなわち、本発明に係る照明用電源装置に特徴的なことは、上述のスイッチング電源回路を基本に、さらに、起動用電源回路が、起動電圧の供給停止維持手段を有し、この供給停止維持手段は、制御回路からの停止信号が止まった場合、起動電圧の供給停止状態を引き続き維持する期間を生じさせるように設けられていることである。

ここで、前記起動電圧の供給停止状態を維持する期間が２秒以上、１０秒以下の範囲になるように、前記供給停止維持手段が構成されていることが好ましい。このようにすれば、再起動時に起動用電源回路の動作期間が数秒程度の間隔で繰り返されるようになる。

さらに、前記起動用電源回路は、停止信号の電圧を受けて起動電圧の供給を停止するように設けられ、かつ、前記供給停止維持手段は、停止信号の電圧を受けて電荷を蓄積する停止信号用の蓄電素子を有し、制御回路からの停止信号が止まった場合、停止信号用の蓄電素子の端子間電圧によって起動電圧の供給停止状態を維持することが好ましい。このようにすれば、例えばコンデンサを停止信号用の蓄電素子として設けるだけで、本発明の供給停止維持手段をシンプルかつ低コストで構成することができる。

また、前記供給停止維持手段は、さらに停止信号用の蓄電素子の端子間を結ぶ停止信号用の抵抗素子を有することが好ましい。例えばコンデンサおよび抵抗素子の並列接続回路を本発明の供給停止維持手段として設けることで、停止信号の電圧によって蓄えられたコンデンサの電荷が抵抗素子を流れて放電することになり、供給停止の維持期間を抵抗素子の抵抗値の選択によって容易に設定することができる。

さらに、本発明に係る照明用電源装置は、前記インダクタンス素子に追加された補助巻線から制御回路用の補助電力を取り出す補助電源回路と、前記照明負荷の無負荷状態または出力短絡状態を監視する監視回路と、を備える。そして、前記制御回路は、無負荷状態または出力短絡状態を検出した場合、スイッチング素子の駆動を停止するように設定されており、該スイッチング素子が駆動停止すると、補助電源回路からの補助電力の供給が止まることが好ましい。

このように監視回路を設ければ、起動用電源回路からの起動電圧によってスイッチング素子が再起動する都度、監視回路が無負荷状態または出力短絡状態からの回復の有無が検査されるようになる。回復していなければ、制御回路がスイッチング素子の駆動を停止するので、補助電力が喪失して制御回路自体の動作が止まり、制御回路からの停止信号の出力も止まる。そうすると、供給停止維持手段によって、起動電圧の供給停止状態がある期間維持され、その期間の経過後、起動用電源回路が起動電圧の供給を再開する。このような再起動のフローを、無負荷状態または出力短絡状態からの回復を検出するまで繰り返す。そして、回復していれば、そのままスイッチング素子の駆動を継続させて、再点灯の動作へと移行する。

本発明の構成によれば、起動電圧の供給停止維持手段を設けたので、制御回路からの停止信号が止まった場合であっても、起動電圧の供給停止状態がある期間だけ維持されるようになった。補助電源の喪失などが起きて制御回路自体が止まった場合には、起動用電源回路への停止信号もなくなるが、これによって、すぐに起動用電源回路が動作を再開するのではなく、ある期間だけ起動用電源回路の停止状態が維持されるようになった。例えば、起動用電源回路を、数秒おきに、数十ミリ秒間程度しか動作させないようにすることも可能になった。従って、起動電圧を供給する動作が繰り返し実行される場合であっても、起動用電源回路の動作期間の頻繁な繰り返しはなくなり、起動用電源回路での発熱は全く問題にならず、安価な低い定格電力のドロッピング抵抗器を起動用電源回路に用いることができる。

本発明の一実施形態に係るフライバック型ＬＥＤ電源の全体構成図である。 前記ＬＥＤ電源の電源投入時の起動用電源回路の動作を説明するための図であり、図１のＰ１、Ｐ２の各点での電圧波形図である。 前記ＬＥＤ電源のスイッチング動作停止時の起動用電源回路の動作を説明するための図であり、図１のＰ１、Ｐ２の各点での電圧波形図である。

以下、図面に基づき本発明にかかる照明用ＬＥＤの電源装置をフライバック型の電源に適用した実施の形態について説明する。図１に示すように、電源装置は主に、ダイオードブリッジＤＢとコンデンサＣ１から構成された全波整流器２と、スイッチング回路３とを備える。全波整流器２は、交流電源１からの入力交流電力を全波整流するダイオードブリッジＤＢによって生成した整流化電圧（脈流電圧とも呼ぶ。）Ｖｄを結合コンデンサＣ１でわずかに平滑する。なお、全波整流器２を含まない電源装置でもよい。例えば、スイッチング回路３に外部からの直流電圧が入力されてもよい。また、入力交流電圧の使用範囲は、８５Ｖ〜２６５Ｖ（実効値）である。

スイッチング回路３は、全波整流器２の結合コンデンサＣ１でわずかに平滑された整流化電圧Ｖｄを、フライバックトランスＴ１の一次巻線Ｔ1aに印加させる。この際、例えばＦＥＴからなるスイッチング素子Ｓ１をオンオフ駆動させて、整流化電圧Ｖｄの印加を断続的に実行する。

また、電源装置は、ＬＥＤ発光器５に流れる電流の定電流制御をおこないつつ力率改善制御も同時に実行するようにスイッチング回路３のスイッチング素子Ｓ１を高周波数制御する制御回路４を備える。さらに、制御回路４に起動電圧を供給するための起動用電源回路１０と、制御回路４に動作電圧を供給するための補助電源回路２０とを備える。

具体的に図１のように各回路素子が接続される。まず、全波整流器２の端子間に、トランスＴ１の一次巻線Ｔ1aとスイッチング素子Ｓ１の直列回路が接続される。トランスＴ１は、本発明のインダクタンス素子に相当する。トランスＴ１の二次巻線Ｔ1bには、ダイオードＤ３と電解コンデンサＣ４の直列回路が接続される。そして、電解コンデンサＣ４の両端子間にＬＥＤ発光器５が接続される。

フライバック方式の電源装置の動作について簡単に説明する。オン時には、全波整流器２の正極側から、トランスＴ１の一次巻線、スイッチング素子Ｓ１、全波整流器２の負極側までの導通ループが形成され、整流化電圧Ｖｄの印加によりトランスＴ１の一次巻線に磁界のエネルギが蓄積される。一方、オフ時には、上記の導通ループが切れて、トランスＴ１の二次巻線からの磁界のエネルギの放出に伴う電流が、ダイオードＤ３、電解コンデンサＣ４の順に流れ、トランスＴ１の二次巻線に戻る。これによって電解コンデンサＣ４が充電され、電解コンデンサＣ４の端子間に接続されるＬＥＤ発光器５へ所望の出力電流が供給される。

制御回路４は、抵抗Ｒ５を介してＬＥＤ発光器５に流れる電流を検出し、絶縁型オペアンプ６を通して当該電流を認識する。さらに、制御回路４は、検出された電流値が所定の電流値となるようにスイッチング素子Ｓ１のオン時間幅を制御することで、定電流制御をおこない、ＬＥＤ発光器５の電流値を安定化させている。

また、交流電源１からの入力交流電力を全波整流するダイオードブリッジＤＢによって生成した整流化電圧Ｖｄを結合コンデンサＣ１でわずかにしか平滑しないことにより、ほぼ正弦波の半サイクル分の波形の形状を残している脈流電圧となっているので、交流電源１から流れ込む入力電流の電流波形は自動的に正弦波に近似することになる。これによって、定電流制御動作と力率改善動作とを非常に容易におこなわせることができる。

本発明に特徴的な起動用電源回路１０の構成を説明する。

起動用電源回路１０は、図１に示すように、全波整流された入力電力から制御回路４の起動電圧を取り出して、制御回路４に供給するための回路である。具体的には、電流制限用のドロッピング抵抗器（以降、抵抗Ｒ１とも呼ぶ。）と、ダイオードＤ１と、第１スイッチ素子としてのＦＥＴＱ１と、抵抗Ｒ３とを有する。抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、ＦＥＴＱ１および抵抗Ｒ３は、この順番での直列回路を構成し、整流化電圧Ｖｄが印加されるように結合コンデンサＣ１に対して並列に接続される。ダイオードＤ１は、全波整流器２からＦＥＴＱ１へ流れる電流の逆流を防止する向きで接続される。

ＦＥＴＱ１と抵抗Ｒ３の接続部分は、図１の点Ｐ２を通じて制御回路４の電源電圧に接続され、かつ、後述の補助電源回路２０の電解コンデンサＣ３の正極端子にも接続される。ＦＥＴＱ１がオン、すなわち導通である場合、２つの抵抗Ｒ１，Ｒ３が分圧回路を形成し、これによって分圧された整流化電圧が制御回路４の起動電圧になるように、各抵抗値が設定される。従って、ＦＥＴＱ１の導通時、分圧された直流電圧は、制御回路４に対しては起動電圧として供給され、電解コンデンサＣ３に対しては充電電圧として供給される。

また、起動用電源回路１０は、上記のＦＥＴＱ１を含む直列回路に加えて、ＦＥＴＱ１のゲート電圧を変化させる切換回路を含む。この切換回路は、起動用電源回路１０を動作状態（Ｑ１のオン状態を指す。）と停止状態（Ｑ１のオフ状態を指す。）に切り換えるために設けられる。

切換回路は、電流制限用の抵抗Ｒ２と、ツェナーダイオードＺ１と、第２スイッチング素子としてのＦＥＴＱ２とを有し、ＦＥＴＱ１のゲート電圧を上昇または低下させる。抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺ１は直列回路を構成し、整流化電圧Ｖｄが印加されるように接続される。ＦＥＴＱ２のドレイン、ソース端子は、ツェナーダイオードＺ１に対して並列に接続される。つまり、抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺ１の接続点１４に、ＦＥＴＱ２のドレインが接続し、さらに、接続点１４はＦＥＴＱ１のゲート端子ともつながっている。

抵抗Ｒ２、ツェナーダイオードＺ１の直列回路に整流化電圧Ｖｄが印加された場合、接続点１４の電位は、ツェナーダイオードＺ１によって所定の電圧以下に抑えられる。この電圧をツェナー電圧と呼ぶ。ツェナー電圧は、ＦＥＴＱ１のゲートオン電圧以上に設定される。すなわち、抵抗Ｒ２を介して整流化電圧Ｖｄが印加され、接続点１４の電位がゲートオン電圧以上に達すると、ＦＥＴＱ１が導通可能な状態になる。そして、ツェナーダイオードＺ１の両端に発生する電圧からＦＥＴＱ１を導通させるのに必要なゲート電圧を引いた電圧が、点Ｐ２の電圧になる。

ゲート電圧によりＦＥＴＱ１が導通状態になるのは、ツェナーダイオードＺ１に並列接続されたＦＥＴＱ２が非導通の状態の場合である。ＦＥＴＱ２が導通していると、接続点１４の電位は低下して、ＦＥＴＱ１のゲートオン電圧が得られないからである。ここで、制御回路４は、スイッチング素子Ｓ１の駆動開始後、起動用電源回路１０を停止させるための停止信号を出力するように設定されている。停止信号の信号線はＦＥＴＱ２のゲート端子に接続され、ＦＥＴＱ２はこの停止信号の電圧を利用してゲートの開閉を行う。つまり、制御回路４からの停止信号の電圧がある場合は、ＦＥＴＱ２は導通状態になり、これに連動してＦＥＴＱ１は非導通状態になり、起動用電源回路１０は停止する。

ここで、起動用電源回路１０は、上述の切換回路に加えて、本発明に特徴的な供給停止維持回路１２を含む。

供給停止維持回路１２は、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ４を有し、それぞれの素子がＦＥＴＱ２のゲート端子とグラウンドラインとをつなぐように接続される。つまり、供給停止維持回路１２は、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ４の並列接続回路と呼べる。図１に示すように、抵抗器Ｒ４とＦＥＴＱ２のゲート端子との接続部分を便宜的に点Ｐ１と呼ぶ。抵抗器Ｒ４は例えば数メガΩ以上の高抵抗である。

上記で、制御回路４が停止信号を出力すると、ＦＥＴＱ２は導通状態になると説明したが、具体的には、まず、停止信号の電圧が供給停止維持回路１２に印加されて、コンデンサＣ２に正電荷が蓄えられる。コンデンサＣ２が充電されて、点Ｐ１の電位がゲートオン電圧に達すると、ＦＥＴＱ２がオンして導通状態になる。なお、停止信号の信号線には、コンデンサＣ２の正電荷が放出されないようにダイオードＤ４が設けられる。

従って、制御回路４からの停止信号が止まると、ＦＥＴＱ２は導通状態を維持する。コンデンサＣ２の正電荷によって、ある期間だけ点Ｐ１の電位がゲートオン電圧以上に保たれるからである。コンデンサＣ２の正電荷は徐々に抵抗器Ｒ４を流れてグラウンドラインに放出され、点Ｐ１の電位がゲートオン電圧を下回ったところで、ＦＥＴＱ２が非導通状態になり、これに連動してＦＥＴＱ１は導通状態になり、起動用電源回路１０が起動電圧の供給を開始する。

補助電源回路２０は、トランスＴ１に追加された補助巻線Ｔ1cと、この補助巻線Ｔ1cの誘起電圧を整流するダイオードＤ２と、電解コンデンサＣ３とを備える。ダイオードＤ２のカソードは電解コンデンサＣ３の正極側に接続される。補助巻線Ｔ1cの誘起電圧は、制御回路４の動作電圧に設定されている。これにより、整流化された直流電圧が、動作電圧として制御回路４に供給されると同時に、充電電圧として電解コンデンサＣ３にも供給される。なお、電解コンデンサＣ３の正極側は、上述の点Ｐ２にもつながっているので、制御回路４および電解コンデンサＣ３は、起動用電源回路１０と補助電源回路２０の両方から電力の供給を受けることができるようになっている。

無負荷検出回路７は、電源装置の出力電圧を検出し、その検出値に基づいて無負荷状態であるか否かを判断する。例えば、出力電圧の検出値が所定の閾値以上である場合を無負荷状態であると判断してもよい。無負荷検出回路７が無負荷状態であると判断した場合、制御回路４は、スイッチング素子Ｓ１の駆動を停止させる。なお、無負荷検出回路７に代えて出力電流の短絡状態を検出する短絡状態検出回路を設けて、短絡状態検出回路が短絡状態であると判断した場合に、スイッチング素子Ｓ１の駆動を停止させるようにしてもよい。

＜電源投入時の動作＞
図２、３を用いて電源装置の動作を説明する。図２は、電源装置の電源投入時の起動用電源回路１０の動作を説明するための図である。図２には、点Ｐ１、Ｐ２の各電圧波形、制御回路４によるスイッチング駆動状態、停止信号の出力の有無、および、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のオンオフ状態について、それぞれの経時変化を示す。

電源投入前は、起動用電源回路１０のＦＥＴＱ１は、ゲート電圧がローレベルだから、オフしている。補助電源回路２０もスイッチングが停止しているので補助電力を取り出さない。従って、起動用電源回路１０からも補助電源回路２０からも電源が供給されず、制御回路４は停止している。補助電源回路２０の電解コンデンサＣ３も電荷を放出し切っている。なお、供給停止維持回路１２のコンデンサＣ２も電荷を放出し切っているので、ＦＥＴＱ２もオフ状態になっている。

時間t1に電源が投入されると、整流後電圧Ｖｄが、高抵抗の抵抗Ｒ２を介してツェナーダイオードＺ１に印加される。接続点１４はすぐにツェナー電圧に達し、ＦＥＴＱ１のゲートがオンして導通状態になる。これにより、抵抗Ｒ１、Ｒ３で分圧された整流後電圧が電解コンデンサＣ３に印加される。全波整流器２からＦＥＴＱ１を通って電荷がコンデンサＣ３に流れて充電する。よって図２の点Ｐ２の電位は徐々に上昇する。

時間t2に点Ｐ２の電位が制御回路４の起動電圧に達すると、制御回路４が動作する。点Ｐ２の電位は、抵抗Ｒ１を流れる電流値と制御回路４で消費される電流値とが等しくなると、電圧上昇は一度止まる。制御回路４の動作により、停止状態のスイッチング素子Ｓ１を駆動させるための駆動指令が発せられ、スイッチング素子Ｓ１がオンオフ駆動を開始する。二次巻線Ｔ1bの誘起電圧による電流が、ダイオードＤ３によって整流され、電解コンデンサＣ４を充電する。このようにして、出力電圧が点灯電圧に達すると、ＬＥＤ発光器５が点灯する。

時間t2にスイッチング駆動が開始されると、補助電源回路２０が補助巻線Ｔ1cを使ってトランスＴ１から補助電源を取り出すようになる。具体的には、スイッチング駆動によって補助巻線Ｔ1cにも電圧が誘起し、この誘起電圧は、ダイオードＤ２によって整流されて電解コンデンサＣ３を充電する。この結果、電解コンデンサＣ３の充電電圧に相当する点Ｐ２の電位は、図２に示すように、時間t2を過ぎると更に上昇する。つまり、起動用電源回路１０に代わって、補助電源回路２０が制御回路４へ動作用電圧を供給するようになる。

点Ｐ２の電位の上昇が止まって安定すると、時間t3に制御回路４は、起動用電源回路１０を停止させるための停止信号を出力する。すなわち、ダイオードＤ４を通じて停止信号の電圧が、ＦＥＴＱ２のベース端子に加えられる。同時に、停止信号の電圧は、停止状態維持回路１２のコンデンサＣ２にも印加される。まず、コンデンサＣ２が充電され、その充電電圧がゲートオン電圧に達すると、ＦＥＴＱ２がオンする。コンデンサＣ２はさらに充電される。ＦＥＴＱ２のオンにより、ＦＥＴＱ１のゲート、ソース間電圧が負電圧になり、ＦＥＴＱ１はオンからオフに切り換わって非導通状態になる。このようにして、起動用電源回路１０は、制御回路４からの停止信号によって、起動電圧の供給を停止する。点Ｐ１の電位は、図２のように、時間t3からコンデンサＣ２の充電によって徐々に上昇し、充電完了によって一定になる。

＜スイッチング駆動の停止後の間欠的な再起動＞
次に、図３を用いて、無負荷状態の検出によってスイッチング駆動を停止させた後の補助電源回路１０の動作について説明する。図３には、図２と同様、点Ｐ１、Ｐ２の各電圧波形、制御回路４によるスイッチング駆動状態、停止信号の出力の有無、および、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のオンオフ状態について、それぞれの経時変化を示す。

無負荷検出回路７は、スイッチング素子Ｓ１の駆動中、図３の時間t1で出力電圧を検出する。無負荷検出回路７が無負荷状態と判断した場合、制御回路４はスイッチング素子Ｓ１の駆動を停止させる。時間t1でスイッチング素子Ｓ１が停止した後、補助電源回路２０は補助電力を取り出せなくなるため、電解コンデンサＣ３の充電が止まる。しかし、制御回路４は動作を続けるため、その動作電力を維持するために電解コンデンサＣ３は電力を供給する。よって、図３の点Ｐ２の電位は急速に低下する。そして、時間t2で、点Ｐ２の電位が制御回路４の動作電圧を下回ると、制御回路４は停止する。これによって、制御回路４から起動用電源回路１０への停止信号も止まる。

本発明で特徴的なことは、起動用電源回路１０に供給停止維持回路１２を設けたので、時間t2で制御手段４からの停止信号が止まった後も、ある期間だけコンデンサＣ２に充電された電荷によって、ＦＥＴＱ２の導通状態が維持されることである。停止信号がないので、コンデンサＣ２は充電されず、電荷の放出だけになるから、図３の点Ｐ１の電位は徐々に低下する。そして、時間t3で、点Ｐ１の電位はＦＥＴＱ２のゲートオン電圧を維持できなくなる。維持期間は、時間t2から時間t3までとなり、ＦＥＴＱ１の非導通状態が維持されるから、起動用電源回路１０からの起動電圧の供給も停止したままになる。ここで、t2からt3までの時間は、２秒以上、１０秒以下の範囲になるように設定されている。

時間t3でＦＥＴＱ２がオフすると、ＦＥＴＱ１のゲート、ソース間電圧は、Ｚ１のツェナー電圧になり、ＦＥＴＱ１がオンするので、上述の電源投入時と同様に、起動用電源回路１０による電解コンデンサＣ３の充電が開始する。図３の点Ｐ２の電位は徐々に上昇する。そして、時間t4で点Ｐ２の電位が起動電圧に達して、スイッチング駆動が開始する。これにより、補助電源回路２０による電解コンデンサＣ３の充電も始まり、点Ｐ２の電位が更に上昇する。

点Ｐ２の電位の上昇が止まって安定すると、時間t5に制御回路４は停止信号を出力する。この停止信号の電圧によって、停止状態維持回路１２のコンデンサＣ２が充電されるので、点Ｐ１の電位が上昇する。コンデンサＣ２の充電電圧がゲートオン電圧に達すると、ＦＥＴＱ２がオンする。これに連動してＦＥＴＱ１がオフし、起動電圧の供給を停止する。

しかし、図３に示すように、まだ無負荷状態から回復していない場合は、次のように動作する。すなわち、時間t1と同様に、時間t5で無負荷検出回路７が無負荷状態と判断すると、スイッチング素子Ｓ１の駆動が停止する。この後、電解コンデンサＣ３は放電を続けるため、点Ｐ２の電位は急速に低下する。そして、時間t6で、点Ｐ２の電位が制御回路４の動作電圧を下回ると、制御回路４からの停止信号が止まる。そして、供給停止維持回路１２の作用により、時間t7までの期間、コンデンサＣ２の端子間電圧によりＦＥＴＱ２の導通状態が維持される。この維持期間は、ＦＥＴＱ１が非導通状態のままになるので、起動用電源回路１０からの起動電圧の供給も停止したままになる。時間t7からは、上記の時間t3からの動作と同様になる。

以上のようにして、時間t13で無負荷状態からの回復が確認されるまで、起動用電源回路１０を数秒おきに、数十ミリ秒間動作させるという間欠起動が自動的に繰り返される。時間t13で無負荷状態から回復した場合、制御回路４はスイッチング駆動を継続し、起動用電源回路１０に対して停止信号を出力する。その後ＦＥＴＱ２がオンし、ＦＥＴＱ１がオフして起動電圧の供給が停止する。このようにして、ＬＥＤの定常状態（点灯状態）に移行する。

本実施形態の構成によれば、起動電圧の供給停止維持回路１２を設けたので、無負荷状態などの検出によって、制御回路４からの停止信号が止まった場合であっても、起動電圧の供給停止状態がある期間だけ維持されるようになった。スイッチングが停止して補助電源がなくなり制御回路４自体が止まるという場合には、通常は、起動用電源回路１０への停止信号もなくなるが、本実施形態では、すぐに起動用電源回路１０が動作を再開するのではなく、ある期間だけ起動用電源回路１０の停止状態が維持される。例えば、無負荷状態や出力短絡状態が継続している場合に、起動用電源回路１０を、数秒おきに、数十ミリ秒間程度しか動作させないようにすることが可能になった。従って、起動用電源回路１０の動作期間の頻繁な繰り返しはなくなり、起動用電源回路１０での発熱は全く問題にならず、安価な低い定格電力のドロッピング抵抗器を起動用電源回路１０に用いることができるようになった。

なお、本実施形態において照明負荷としてのＬＥＤは一例であり、本発明の電源装置は直流電力によって点灯する照明負荷全般に適用する。

また、本発明に係る電源装置には、図１のフライバック方式の電源装置に限られず、各種スイッチング回路を利用した電源装置が含まれる。例えば、降圧型電源装置、ハイサイド側スイッチング方式の降圧型電源装置、昇圧型電源装置、昇圧・降圧型電源装置、昇降圧型電源装置などである。補助電源回路については、チョークコイルに追加された補助巻線から補助電力を取り出す構成になるが、いずれの電源装置にも、上記の実施形態に示す起動用電源回路１０と同じ構成の起動用電源回路が含まれ、本実施形態と同様の作用効果が得られる。

１ 交流電源
２ 全波整流器
３ スイッチング回路
４ 制御回路
５ ＬＥＤ発光器（または、ＬＥＤ照明器具）
６ 絶縁型のオペアンプ
７ 無負荷検出回路（監視回路）
１０ 起動用電源回路
１２ 供給停止維持回路
２０ 補助電源回路
Ｃ２ コンデンサ（停止信号用の蓄電素子）
Ｃ３ 電解コンデンサ（補助電源用の蓄電素子）
Ｃ４ 電解コンデンサ（直流電源用の蓄電素子）
Ｒ４ 抵抗（停止信号用の抵抗素子）
Ｓ１ スイッチング素子
Ｔ１ フライバックトランス（インダクタンス素子）

Claims (5)

1. インダクタンス素子、スイッチング素子、および直流電源用の蓄電素子を有し、前記スイッチング素子の駆動によって前記インダクタンス素子に流れる電流を増減させて、その電流によって前記直流電源用の蓄電素子を充電し、該蓄電素子の端子間に接続される照明負荷へ所望の出力電流を供給するスイッチング回路と、
   前記スイッチング素子の駆動用の制御回路と、
   前記入力電力から前記制御回路用の起動電圧を取り出す起動用電源回路と、を備え、
   前記スイッチング素子を停止状態から駆動させる際、前記起動用電源回路からの起動電圧を受けて前記制御回路が動作するように構成された照明用電源装置であって、
   前記制御回路は、前記スイッチング素子の駆動開始後、前記起動用電源回路を停止させるための停止信号を出力するように設定され、
   前記起動用電源回路は、前記停止信号を受けている間、前記起動電圧の供給を停止するように設けられ、
   また、前記起動用電源回路は、前記起動電圧の供給停止維持手段を有し、前記供給停止維持手段は、前記制御回路からの該停止信号が止まった場合、該起動電圧の供給停止状態を引き続き維持する期間を生じさせるように設けられていることを特徴とする照明用電源装置。
2. 請求項１記載の照明用電源装置において、
   前記起動電圧の供給停止状態を維持する期間が２秒以上、１０秒以下の範囲になるように、前記供給停止維持手段が構成されていることを特徴とする照明用電源装置。
3. 請求項１または２記載の照明用電源装置において、
   前記起動用電源回路は、前記停止信号の電圧を受けて前記起動電圧の供給を停止するように設けられ、
   前記供給停止維持手段は、前記停止信号の電圧を受けて電荷を蓄積する停止信号用の蓄電素子を有し、前記制御回路からの前記停止信号が止まった場合、前記停止信号用の蓄電素子の端子間電圧によって前記起動電圧の供給停止状態を維持することを特徴とする照明用電源装置。
4. 請求項３記載の照明用電源装置において、
   前記供給停止維持手段は、さらに前記停止信号用の蓄電素子の端子間を結ぶ停止信号用の抵抗素子を有することを特徴とする照明用電源装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の照明用電源装置において、さらに、
   前記インダクタンス素子に追加された補助巻線から前記制御回路用の補助電力を取り出す補助電源回路と、
   前記照明負荷の無負荷状態または出力短絡状態を監視する監視回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記無負荷状態または前記出力短絡状態を検出した場合、前記スイッチング素子の駆動を停止するように設定されており、該スイッチング素子が駆動停止すると、前記補助電源回路からの補助電力の供給が止まることを特徴とする照明用電源装置。

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